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工業窯爐節能技術的技術措施

 

工業窯爐的能好受許多方面因素的影響，但是節能的主要措施一般都離不開優化設計、改進設備、回收余熱利用、加強檢測控制的生產管理等方面。
工業窯爐各項節能改造所節約的是煤炭和石油資源，還可以獲得較好的溫室氣體CO₂的減排效果，有益于緩解全球氣候變暖，還可以減少酸雨氣體SO₂和NO_X與總懸浮顆粒物的排放，有利于改善地區的生態環境。
工業窯爐節能改造的內容很多，主要有熱源改造、燃燒系統改造、窯爐結構改造、窯爐保溫改造、煙氣余熱回收利用以及控制系統節能改造等項。
一、     熱平衡測試
節能必須有科學的計量對比測試方法。目前公認的測試方法是熱平衡測試。通過對窯爐的現場熱工測定，全面地了解窯爐的熱工過程，計算窯爐收入和支出的能量、供給能量、有效能量及損失能量的平衡關系，從而了解爐窯的熱工狀況，判斷其能量有效利用程度，查明各項損失的分布情況，分析爐窯運行工況，及時調整運行工藝參數，使其達到運行的最佳狀態，同時找出節約能源的有效途徑，明確節能方向，為提高窯爐等能源利用效率提供科學依據，達到節能的目的。
熱平衡有正平衡和反平衡兩種不同測試方法，針對不同行業對熱平衡測試有不同的行業標準及規定，相比之下，通過反平衡測試，能夠了解窯爐的主要能量損失，為節能改造提供科學依據。熱平衡測試一般在穩定工況條件下進行。
二、     熱源改造
熱源改造的內容視窯爐種類而定，以電為熱源的窯爐，按其產品工藝要求，有的是將工頻電源改為低頻電源，有的是將交流電源改成直流電源，對送電短網進行節電改造，對電極進行自控改造等；有的窯爐由燃油改為燃用各種回收的可燃氣，有的由燃油、燃氣改為電加熱，總之，都是為了減少能源消耗。
三、     工藝節能
在窯爐工藝過程認定后，關鍵是外部加熱交換過程及內部交換的緊密配合。因而與爐窯結構，產品碼放方式密切相關。對窯爐熱工過程進行分析，針對窯爐結構、所用燃料和工藝要求與特點，不斷改進窯爐結構和提高窯爐熱工性能，合理改變工藝流程、安排熱利用子過程或與外界熱利用系統合理配置和引入到新工藝流中去，這樣不僅可以合理用能、節能，還可以改進產品質量。
四、     先進爐型結構
工業窯爐的結構根據不同行業、不同工藝而已，種類很多，如鋼鐵、有色業的熔煉、熔化、燒結、熱處理加熱等窯爐，建材、輕工、化工、機器制造、食品等行業的焙燒、煅燒、熔融、熱處理、反應干燥、烘烤等窯爐。隨著科學技術的進步，節能與環保政策的推行與市場競爭的發展，工業窯爐的結構在不斷改進與優化，其主要目的是改善燃燒狀況，縮小散熱面積、增大窯爐的有效容積，結構改造的效果既可減少能源消耗，又可以提高產品的質量和增加產量。窯爐結構的改造，尤其是以大代小的項目，要分清一個界限，即改造項目的節能效益大于增產等其他效益，方能確認節能改造項目。
對爐體進行設計或改進時，應根據生產工藝要求和熱工測量數據尋求窯爐熱工性能的規律性，以便定量給出各種參數對窯爐熱工性能的影響，為改進窯爐結構設計提出依據。盡量選用新型節能爐型結構，提高機械化程度和能源利用率。
五、     爐體保溫
爐體采用輕質的耐火材料，可以降低爐墻的容積比熱容，減少爐墻的蓄熱損失。在爐墻內壁設置反射系統，減少爐墻的當量導熱系數，減少爐體導熱所至散熱損失，實現爐墻與受熱物之間輻射與吸收的良好匹配。耐火纖維的導熱系數小，可使爐體散熱損失減少50%左右，而且熱容量小，因此爐溫的升降塊，爐體的熱損失小，爐體使用耐火纖維不僅節能，而且可以提高窯爐的作業率，即提高窯爐的產量。對于使用溫度為1000℃一下的窯爐，如熱處理爐，可以在窯爐內壁貼一層耐火纖維，也可以全部用耐火纖維作爐襯。對于爐溫1300℃以上使用的耐火纖維盡管國內外已開發出來，但由于價格昂貴，限制了它的使用和推廣。如果爐子全部用耐火材料纖維作爐襯，爐體重量顯著減輕，則爐體鋼架等結構都可以輕型化，窯爐設計將有很大變化。對于高溫窯爐，還可以把耐火纖維貼在爐壁外層當作絕熱材料使用。另外，要爐內壁涂刷輻射率（黑度）大的涂料，可以強化爐內的輻射傳熱，有助于熱能的充分利用，其節能效果為3%--5%。
例如，水泥立窯內襯材料的要求耐高溫，散熱少，具有一定強度，機械化水泥立窯內襯分三層，最里層為工作層，中間為永久層，次外層為隔熱層，最外層為殼體鋼板。預熱帶和冷卻帶要求工作層耐磨損和耐熱沖擊，而煅燒帶還要求抗高溫的氣體腐蝕作用。
擴大和推廣使用不定型耐火材料是筑爐技術的發展方向，近年來廣泛應用的耐火可塑料、耐火澆注料等均屬于不定型耐火材料范疇，與耐火磚相比，節省了制磚燒成等工序，節省了能耗。用不定型耐火材料筑爐，爐窯的整體性能好，嚴密、結實、壽命長，從而提高了爐窯的作業率，因此可以全面改善窯爐的技術經濟指標。近年來不定型耐火材料在品種、質量方面均取得了長足的進步，開發推廣的鋼纖維增強耐火材料澆注料以及各種復合耐火澆注料在很大程度上滿足了工業窯爐耐高溫、耐急冷急熱、耐沖刷等特殊要求。一般而言，可使窯爐節能4%左右，由于延長爐體壽命提高了爐子作業率，所帶來的窯爐高產的效益尤其顯著。
鄭州達立興熱能技術有限公司（http://wemewe.com）
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